به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

copula functions

در نشریات گروه آب و خاک
تکرار جستجوی کلیدواژه copula functions در نشریات گروه کشاورزی
تکرار جستجوی کلیدواژه copula functions در مقالات مجلات علمی
  • امیر ملک پور *، نیما صادقیان، محمدجواد فرخی

    در تحلیل احتمالاتی پدیده تحکیم خاک، نقش عدم قطعیت متغیرهای هیدرولیکی و ژیوتکنیکی و همبستگی میان مقادیر آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در تحقیق حاضر، فرضیه تاثیر همبستگی متغیرهای تصادفی هدایت هیدرولیکی و ضریب قابلیت فشردگی حجمی بر تغییرات زمانی تحلیل احتمالاتی تحکیم خاک مورد بررسی قرار می گیرد. نکته حایز اهمیت این است که در صورت تایید تاثیر همبستگی متغیرهای تصادفی مورد بررسی، بررسی نقش آنها به صورت منفرد موجب خطا در تعیین تغییرات زمانی تحکیم خاک می شود. بدین جهت در تحقیق حاضر، یک برنامه رایانه ای در محیط MATLAB توسعه داده شد و از حل عددی معادله دیفرانسیل تحکیم خاک، به عنوان راه حل پایه در روش احتمالاتی شبیه سازی مونت کارلو استفاده گردید. سپس تاثیر اعمال همبستگی هدایت هیدرولیکی و ضریب قابلیت فشردگی حجمی به عنوان دو متغیر تصادفی تاثیرگذار، با استفاده از توابع کاپولا مختلف و در قالب تحلیل احتمالاتی دو متغیره تحکیم خاک در منطقه شفت استان گیلان بررسی شد. نتایج نشان داد که بهترین توزیع منفرد برازش داده شده بر هر یک از متغیرهای تصادفی مذکور، گوسی معکوس بوده در حالی که با اعمال تاثیر همبستگی، بهترین توزیع احتمالاتی مشترک از تابع کاپولا گوسی حاصل می گردد. همچنین خطای ناشی از عدم اعمال همبستگی متغیرهای تصادفی بر پدیده تحکیم، در عمق های خاک 2 و 4 متر به ترتیب 7 و 2/2 درصد به دست آمد. در انتها نتایج نشان داد که در شرایط عدم اعمال همبستگی متغیرهای تصادفی مورد بررسی در این تحقیق، سرعت پدیده تحکیم بیشتر از حالت اعمال همبستگی این متغیرها برآورد می گردد.

    کلید واژگان: تحلیل احتمالاتی مشترک، خاک ریزدانه، روش مونت کارلو، توابع کاپولا
    Amir Malekpour*, Nima Sadeghian, Mohammad Javad Farrokhi, University of Guilan
    Introduction

    The consolidation and the subsequent settlement can lead to the land subsidence, building destruction, pipeline ruptures in water supply networks, and damage to the asphalt pavement. In soil consolidation analyses and many other geotechnical problems, the uncertainty of geotechnical variables and their spatial variations is of significant importance. As a result, the uncertainty-based approaches are currently employed to consider these problems rather than deterministic analyses. In this regard, some researches have demonstrated the considerable influence of the random variables of hydraulic conductivity and volume compressibility on the soil consolidation phenomenon. However, the studies have rarely addressed the correlation between these random variables and its effect on the probabilistic consolidation analysis. The current research aims at investigating the impact of correlation between two random variables of hydraulic conductivity and volume compressibility using copula functions via the development of a computer program in MATLAB. The performance of different copula functions in the bivariate probabilistic analysis of consolidation and the temporal variations of pore water pressure distributions are studied in a case study in Guilan province of Iran.

    Methodology

    In this research, a computer program was developed in MATLAB to estimate the marginal distributions of two random variables of hydraulic conductivity and soil volume compressibility. Then the bivariate probability distributions of two random variables were obtained using two copula groups of Archimedean (Clayton, Gumbel and Frank) and elliptic (Gaussian and t-student). The bivariate distributions of random variables were applied to estimate the temporal pore water pressure distributions during consolidation in soil depths of 2 and 4 meters. The best joint probability distribution and the corresponding copula function was determined on MvCAT software based on the correlation of random variables and using certain criteria such as AIC, BIC, RMSE, and NSE. As a feature of developed computer program in this research,1000 pair values of hydraulic conductivity and volumetric compressibility were generated by copula functions (from the primary 24 field data) in order to create more accurate results. Then, after numerically solving the governing differential equation of consolidation using the implicit central finite difference method, the probability distributions of pore water pressure over time including the probability density functions (PDFs) and cumulative distribution functions (CDFs) were calculated using different copulas and compared with each other.

    Results and Discussion

    The results showed that the inverse Gaussian distribution properly fits to the marginal distributions of each single random variable, according to BIC criterion. In this research, Kendall’s correlartion coefficient showed a positive correlation between the random variables of hydraulic conductivity and soil volume compressibility. After 15 days from the beginning of consolidation with an initial loading of 400 kPa, the pore water pressures in the depth of 2 meters were estimated equal to 398.75, 398.9 and 398.95 kPa for Clayton, Gumbel and Clayton copulas, respectively. Whereas the pore pressure in the same depth were obtained equal to 399 and 399.05 kPa for Gaussian and t-student copulas, respectively. In the depth of 4 meters, Clayton, Gumbel and Clayton copulas, estimated the pore pressures equal to 399.54, 399.55, 399.54 kPa, respectively. It shows that Archimedean copulas create almost similar results in deeper regions within a soil layer. For elliptical copulas in the depth of 4 meters, the pore water pressures were calculated equal to 399.8 and 399.75 kPa for Gaussian and t-student copulas, respectively.

    Conclusions

    Considering the correlation of random variables, it is concluded that Archimedean copulas are more accurate in extreme values than elliptic copulas but elliptic copulas according to AIC, BIC and other evaluation criteria provide better balance between the number of parameters, the accuracy and the complexity of model. Generally, for both Archimedean and elliptic copulas, the temporal variations of pore water distributions show an increase in uncertainty with time via changing from sharp and narrow curves to flat and wide curves. Moreover, the consolidation rate (pore pressure dissipation rate) is slower for elliptic copulas than Archimedean copulas. Gaussian copula was found to be the best copula among all investigated copulas. The error of neglecting the correlation of random variables is bigger when a shallow foundation is to be designed by an engineer. Meanwhile, the consolidation rate is overestimated when the correlation of random variables is ignored.

    Keywords: Copula functions, Fine-grained soil, Joint probability analysis, Monte-Carlo method
  • مرتضی صمدیان، اسماعیل اسدی*، محمدعلی قربانی، فرشاد احمدی

    در تحلیل مشخصه های خشک سالی به صورت توام دو محدودیت وجود دارد که این مطالعه به بررسی و رفع آن ها پرداخته است. اول، محدودیت طول دوره آماری در خصوص نمایان سازی مشخصه های خشک سالی هواشناسی و دیگری تحلیل فراوانی توام می باشد. مورد اول با استفاده از داده های اقلیمی CRU و مورد دوم با استفاده از توابع مفصل در این تحقیق مرتفع گردید. در این مطالعه ضمن بررسی دقت مقادیر بارش مستخرج از مدل اقلیمی CRU در مقیاس ماهانه به تحلیل فراوانی توام مشخصه های شدت و مدت خشک سالی مبتنی بر شاخص SPI در حوضه آبریز زرینه رود پرداخته شده است. نتایج بررسی ها نشان داد که مقادیر سناریو CRU دقت و میزان خطای مناسبی با داده های مشاهداتی داشته و از قطعیت مناسبی برخوردار می باشند. با تطویل دوره آماری به 60 سال، شاخص SPI در منطقه مورد مطالعه برآورد گردید که نشان دهنده افزایش شدت و مدت خشکسالی ها در سال های اخیر می باشد. 45 درصد دوره آماری مورد بررسی با کمبود بارش و 8 درصد ماه های مورد بررسی نیز با خشک سالی شدید روبرو بوده اند. با انتخاب توزیع مقادیر حدی و لجستیک برای سری های شدت و مدت خشک سالی در ایستگاه های مورد مطالعه، مفصل فرانک برای جفت متغیر شدت-مدت خشک سالی انتخاب شد. نتایج بررسی و تحلیل توام جفت متغیر شدت-مدت خشک سالی منجر به ارایه منحنی های احتمال وقوع توام در منطقه شد که مشخصات منطقه ای خشک سالی را با احتمالات مختلف برآورد می کنند. رویکرد ارایه شده به دلیل افزایش حافظه سری زمانی و به کارگیری توزیع توام و توابع مفصل از عملکرد بهتری برخوردار بوده و مشخصه های خشک سالی را بهتر نمایان می سازد.

    کلید واژگان: تطویل آماری، توابع مفصل، سناریو های اقلیمی، خشکسالی
    Morteza Samadian, Esmaeil Asadi *, MohammadAli Ghorbani, Farshad Ahmadi

    There are two limitations in the analysis of drought characteristics, which this study has investigated and resolved. First, the limitation of the length of the statistical period regarding the presentation of meteorological drought characteristics and the other is the frequency analysis. The first case was solved by using CRU climate data and the second case by using copula functions in this research. In this study, while checking the accuracy of the rainfall values extracted from the CRU climate model on a monthly scale, the frequency analysis of drought severity and duration characteristics based on the SPI index in the Zarinehrood basin has been analyzed. The results of the investigations showed that the values of the CRU scenario have a suitable accuracy and error rate with the observational data and have a suitable certainty. By extending the statistical period to 60 years, the SPI index was estimated in the studied area, which indicates the increase in the severity and duration of droughts in recent years. 45% of the studied statistical period had a lack of rainfall and 8% of the studied months were faced with severe drought. By choosing the distribution of generalized extreme values and logistic for drought severity and duration series in the studied stations, Frank's copula was selected for drought severity-duration pair variable. The results of investigation and joint analysis of drought severity -duration pair variables led to the presentation of drought probability curves in the region, which estimate the regional characteristics of drought with different probabilities. The presented approach has better performance due to the increase of time series memory and the use of joint distribution and copula functions and shows the characteristics of drought better.

    Keywords: Climate Senarios, Copula Functions, Drought, Statistical extension
  • بابک شاهی نژاد*، زهرا شمس، ذبیح الله خانی تملیه، آزاده ارشیا
    زمینه و هدف

    در دیدگاه هیدرولوژیک اندازه گیری میزان آب های جاری رودخانه ها دریاچه ها و آب های زیرزمینی معیار خشکسالی می باشد و یک زمان پایه بین فقدان بارندگی و کم شدن آب های جاری و رودخانه ها و آب دریاچه ها و آب های زیرزمینی وجود دارد. در زمینه خشکسالی هواشناسی مطالعات بیشتری در قیاس با خشکسالی هیدرولوژیک صورت گرفته است. لذا هدف از این تحقیق تحلیل چند متغیره خشکسالی های هیدرولوژیک در حوضه دریاچه ارومیه با استفاده از مدل های تولید داده مصنوعی و توابع مفصل می باشد. لذا بکار بردن تلفیق روش های مذکور برای تحلیل خشکسالی های هیدرولوژیک به عنوان روشی جدید جهت تحلیل خشکسالی های هیدرولوژیک بکار گرفته شد.

    روش پژوهش:

     در این تحقیق به منظور تحلیل چند متغیره خشکسالی های هیدرولوژیک در حوضه دریاچه ارومیه از داده های دبی جریان 28 ایستگاه هیدرمتری که رژیم جریان در آنها واقعی می باشد طی دوره آماری 40 ساله (1395-1356 شمسی) استفاده گردید. همچنین جهت تولید داده های مصنوعی از مدل Ar (1) و جهت تحلیل خشکسالی از شاخص SDImod استفاده گردید. برای این منظور اقدام به تولید داده-های مصنوعی در 1000 تکرار گردید. از آنجایی که تحلیل تک متغیره خشکسالی و تحلیل بر مبنای داده های تاریخی نمی تواند به تنهایی افقی از خشکسالی های آتی را نشان دهد، لذا با استفاده از مدل Ar (1) داده های سالیانه تولید گردید و سپس با استفاده از مدل والنسیا شاکی اقدام به تولید داده های مصنوعی ماهیانه گردید. سپس مشخصات خشکسالی (شدت و مدت) برای هر دو سری داده-های تاریخی و تولیدی استخراج گردید و توزیع های رایج در هیدرولوژی بر داده های شدت، مدت و جریان برازش داده شد سپس ماتریس احتمال انتقال و ماتریس شرایط پایدار آنها نیز محاسبه گردید. همچنین با استفاده از ده توابع مفصل ارشمیدسی اقدام به تحلیل چند متغیره خشکسالی های هیدرولوژیک گردید. کد نویسی مراحل فوق در محیط نرم افزار متلب انجام شد.

    یافته ها: 

    نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد پس از بررسی همگنی داده ها و تست ایستایی بودن آنها غالب داده ها از همگنی لازم برخوردار بوده اند و نتایج حاصل از همگنی داده ها نشان داد که ضریب تبیین بالای 9/0 و نتایج تست ایستایی و روند آنها نشان داد که داده ها در محدود مجاز 1/2± و 96/1± قرار داشتند. نتایج حاصل از برازش داده ها بر توزیع های رایج آماری نشان داد که تابع لوگ پیرسون تیپ 3 بر داده های جریان و توابع توزیع های گاما و نمایی به ترتیب بر شدت و مدت خشکسالی به عنوان توابع توزیع برتر شناخته شدند. تعداد دوره های خشکسالی بر اساس مقیاس های مختلف شاخص SDImod نشان داد برای دوره های مختلف تعداد دوره های خشکسالی برای مقیاس های کوتاه مدت بیشتر از مقیاس های بلندمدت بوده است. همچنین متوسط شدت و مدت خشکسالی برای داده های تولیدی و تاریخی حاکی از افزایش شدت خشکسالی برای داده های تولیدی نسبت به داده های تاریخی می باشد. نتایج حاصل از کلاس بندی دوره های خشکسالی برای داده های تاریخی و تولیدی نشان داد که به طور تقریبی 68 درصد از داده ها در طی دوره آماری در محدوده نرمال قرار داشتند و 32 درصد را سایر کلاس ها تشکیل داده اند. همچنین نتایج حاصل از توابع مفصل نشان داد که تابع مفصل جویی در مرتبه اول و توابع فیلیپ گامبل و گالامبوس در مرتبه بعدی به عنوان توابع مفصل برتر شناخته شدند.

    نتایج

    در نهایت نتایج حاصل نشان داد مدل های تولید داده های مصنوعی برای داده های سالیانه و ماهیانه برای سال های آماری کمتر از 30 سال مشخصات آماری میانگین، انحراف معیار، چولگی و همبستگی بین دو ماه متوالی را در حد قابل قبولی حفظ می کند، در حالی که با افزایش تعداد سال های آماری عملکرد مدل مطلوب تر می شود. احتمال تجمعی عدم خشکسالی یک ساله و احتمالات حالت نرمال و تر سالی در ماه های گرم سال بیشتر از ماه های دیگر سال باشد. همچنین با افزایش دوره های خشکسالی، احتمال تجمعی عدم خشکسالی نیز افزایش می یابد، بطوریکه با افزایش دوره ها این میزان احتمال کاهش می یابد و تقریبا صفر می شود. نتایج حاصل از دوره بازگشت های توام و شرطی و همچنین دوره بازگشت کندال نشان داد که در دوره های آتی احتمال رخدادن خشکسالی حداقل مشابه داده های تاریخی انتظار می رود. همچنین نتایج نشان داد که تابع مفصل جویی به عنوان تابع مفصل برتر برای داده های تاریخی و تولیدی شناخته شد. بر این اساس تابع مفصل تیوری در برابر تابع مفصل تجربی به نیمساز زاویه 45 درجه نزدیک می باشد.

    کلید واژگان: دریاچه ارومیه، تولید داده مصنوعی، توابع مفصل، Ar (1)
    Babak Shahinejad *, Zahra Shams, Zabihollah Khani Temeliyeh, Azadeh Arshia
    Background and Aim

    From a hydrological point of view, measuring the flow of rivers, lakes and groundwater is a measure of drought and there is a baseline time between the lack of rainfall and the decrease of running water of inlets and lakes and groundwater. More studies have been done on meteorological droughts compared to hydrological droughts. Therefore, the purpose of this study is multivariate analysis of hydrological droughts in Lake Urmia basin using artificial data generation models and Copula functions. Therefore, using a combination of the above methods for the analysis of hydrological droughts was used as a new method for the analysis of hydrological droughts.

    Method

    In this study, in order to multivariate analysis of hydrological droughts in the Urmia Lake basin, the flow data of 28 hydrometric stations in which the flow regime is real were used during a statistical period of 40 years (1978-2017). Also, Ar (1) model was used to generate artificial data and SDImod index was used for drought analysis. For this purpose, artificial data were generated in 1000 sequence. Since univariate drought analysis and analysis based on historical data can not show the horizontal of future droughts alone, so using the Ar (1) model, annual data were generated and then using the model The Valencia and Schakke generated monthly artificial data. Then drought characteristics (intensity and duration) were extracted for both historical and generation data series and common distributions in hydrology were fitted to intensity, duration and flow data. Then the transfer probability matrix and their steady state condition matrix (SSC) were also calculated. Also, multivariate analysis of hydrological droughts was performed using ten Archimedean Copula functions. The above coding was done in MATLAB software environment.

    Results

    The results of this study showed that after examining the homogeneity of data and their static test, most of the data had the necessary homogeneity and the results of data homogeneity showed that the coefficient of explanation was above 0.9 and the results of static test and Their trend showed that the data were within the allowable range of 1.2 ±2.1 and ±1.96. The results of fitting the data on the common statistical distributions showed that the Log Pearson Type3 (LP3) function was known as the superior distribution functions on the flow data and the gamma and exponential distribution functions on the severity and duration of the drought, respectively. The number of drought periods based on different scales of SDImod index showed that for different periods the number of drought periods for short-term scales was more than long-term scales. Also, the average intensity and duration of drought for generated and historical data indicate an increase in the intensity of drought for generated data compared to historical data. The results of classifying drought periods for historical and generated data showed that approximately 68% of the data were in the normal range during the statistical period and 32% were other classes. The result of the Copula functions showed that the Joe Copula function in the first order and Filip Gumble and Galambos functions in the next order were known as the superior Copula functions.

    Conclusion

    Finally, the results showed that the artificial data generation models for annual and monthly data for statistical years less than 30 years maintain the statistical characteristics of mean, standard deviation, skewness and correlation between two consecutive months, while increasing The number of statistical years of model performance becomes more favorable. The cumulative probability of non-annual drought and the probability of normal and wet season in hot months of the year is higher than other months of the year. Also, with increasing periods of drought, the cumulative probability of non-drought increases, so that with increasing periods, this probability decreases and becomes almost zero. The results of the joint and conditional return periods as well as the Kendall return period showed that the probability of drought occurring in future periods is expected to be at least similar to the historical data. The results also showed that the Joe Copula function was recognized as the superior Copula function for historical and generated data. Accordingly, the theoretical Copula function is close to the 45 degree angle bisector against the experimental Copula function.

    Keywords: Urmia Lake, Generation Technique, Copula Functions, Ar (1)
  • فرزاد خضری، محسن ایراندوست*، نوید جلال کمالی، نجمه یزدان پناه
    زمینه و هدف

    تغییر اقلیم یکی از عوامل مهمی است که بخش های مختلف زندگی انسان روی کره ی زمین را تحت تاثیر قرار خواهد داد و تاثیرات زیانباری بر منابع زیست محیطی، اقتصادی اجتماعی و به ویژه منابع آب خواهد داشت. آگاهی از تغییرات اقلیمی در زمینه خشکسالی می تواند برنامه ای جامع در حوزه های مختلف مدیریتی در خصوص پایش خشکسالی ها و خطرات احتمالی ناشی از آنها ارایه دهد. پدیده خشکسالی در هر منطقه ای حتی مناطق مرطوب ممکن است اتفاق بیافتد. این پدیده به عوامل و پارامترهای مختلفی وابسته بوده و یکی از مهم ترین نمادهای این پدیده یعنی وقوع خشکسالی کاهش میزان بارندگی است و در نتیجه تجزیه وتحلیل داده های بارش برای بررسی خشکسالی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف از مطالعه حاضر تحلیل دو متغیره خشکسالی با استفاده از دو شاخص SPI و SPImod و توابع مفصل می باشد 

    روش پژوهش

    در این تحقیق به منظور مدل سازی تحلیل چند متغیره خشکسالی در حوضه دریاچه ارومیه با بکارگیری سناریوهای انتشار RCP8.5 و RCP4.5 و نیز با بکارگیری مدل های گردش عمومی جو با استفاده از داده های تاریخی (2010-1991)، برای سه افق نزدیک (2030-2011)، متوسط (2065-2046) و دور (2099-2080) شبیه سازی و تولید داده گردید سپس با استفاده از داده های تولیدی، توسط شاخص SPImod و توابع مفصل، تحلیل چند متغیره خشکسالی در محیط نرم افزار متلب صورت گرفت. در بیان کلی تر، در ابتدا با استفاده از شاخص های مذکور (دو شاخص SPI و SPImod) مشخصات شدت و مدت خشکسالی استخراج، سپس با استفاده از کد نویسی در محیط نرم افزار متلب از هشت خانواده توابع مفصل ارشمیدسی استفاده گردید.

    یافته ها

    نتایج حاصل از تحلیل چند متغیره نشان داد که تابع مفصل جویی به عنوان تابع مفصل برتر جهت تحلیل چند متغیره خشکسالی (برای تحلیل توام شدت و مدت خشکسالی برای منطقه مورد مطالعه) می باشد. همچنین نتایج حاصل از احتمال و دوره بازگشت توام نشان داد که در دوره های آتی حداقل خشکسالی های هم سطح خشکسالی های تاریخی و حتی شدیدتر رخ خواهد داد. بدین صورت که بامطالعه ی دوره بازگشت های توام و شرطی و کندال، نتایج نشان داد که در یک سطح احتمال بحرانی معین، مقدار دوره بازگشت کندال خیلی بیشتر از دوره بازگشت استاندارد می باشد، بطوریکه این تفاوت با افزایش آن مقدار معین، افزایش می یابد 

    نتایج

    در نهایت نتایج حاصل از تحقیق با رویکرد تغییر اقلیم بر روی خشکسالی هواشناسی دریاچه ارومیه نشان داد که در دوره های آتی شاهد افزایش دما خواهیم بود که این موضوع بر میزان بارندگی های منطقه و منابع آب تاثیر خواهد گذاشت، از طرفی چون که داده های هواشناسی و هیدرولوژیک جهت محاسبات انواع خشکسالی ها بکار می روند بنابراین خشکسالی ها متاثر از تغییرات اقلیم بوده بگونه ای که در دوره های آتی 46 تا 48 درصد ماه ها در افق های مختلف خشک خواهند بود؛ و در آخر، نتایج حاصل از سری زمانی شاخص ها نشان داد که در طی دوره آماری حداقل 40 درصد ماه ها خشک بوده و این شدت خشکسالی ها در ایستگاه ارومیه به مراتب بیشتر از سایرین می باشد و در زمینه عملکرد شاخص ها به منظور تحلیل خشکسالی نتایج نشان داد که استفاده از شاخص SPI اصلاح شده تا حدود زیادی معایب SPI متداول را برطرف می کند و تغییرات فصلی بارش را در محاسبه شاخص SPI لحاظ می نماید.

    کلید واژگان: توابع مفصل، تحلیل چند متغیره، تغییر اقلیم، سناریوهای انتشار، خشکسالی
    Farzad Khezri, Mohsen Irandost *, Navid Jalalkamali, Najme Yazdanpanah
    Background and Aim

    Climate Climate change is one of the important factors that will affect different parts of human life on the planet and will have detrimental effects on the environment, socio-economic, and especially water resources. Knowledge of climate change can provide comprehensive plans in various areas of management regarding the monitoring of droughts and their potential risks. Drought can occur in any area, even wetlands. This phenomenon depends on various factors and parameters and one of the most important symbols of this phenomenon is the occurrence of drought is a decrease in rainfall and therefore the analysis of precipitation data is of special importance to study drought. The purpose of this study is to analyze drought variables using SPI and SPImod indices and detailed functions.

    Method

     In this study, to model the multivariate analysis of drought in Lake Urmia basin using RCP8.5 and RCP4.5 representative concentration pathway scenarios, data and models of atmospheric circulation of historical data (1991-2010) for three near horizons (2030- 2011), medium (2065-2046) and round (2099-2080) were simulated and produced. Then, using SPImod index and copula functions, drought multivariate analysis was performed in MATLAB software environment. In general, first, using the mentioned indicators (two indicators, SPI and SPImod), the characteristics of drought intensity and duration were extracted, then, using coding in MATLAB software environment, eight families of Archimedean detailed functions were used.

    Results

    The results of multivariate analysis showed that the Joe copula function is the best copula function for drought multivariate analysis (For analysis of both severity and duration of drought for the study area). Also, the results of probability and the joint return period showed that in the coming periods, at least droughts of the same level as historical droughts and even more severe will occur. Thus, by studying the period of combined and conditional returns and Kendall, the results showed that at a certain critical probability level, the amount of Kendall return period is much more than the standard return period, so that this difference increases with increasing that certain amount.

    Conclusion

    The results obtained with the climate change approach on the meteorological drought of Lake Urmia showed that in the coming periods we will see an increase in temperature, which will affect the rate of trade in the region and water resources, on the other hand, because the data Meteorology and hydrology are used to calculate the types of droughts, so droughts affected by climate change will be so that in future periods 46% to 48% of the months will be dry in different horizons. Finally, the results of the time series of indicators showed that during the statistical period at least 40% of the months were dry and this intensity of droughts in the Urmia station is much higher than others. The modified SPI largely eliminates the disadvantages of conventional SPIs and takes into account seasonal variations in precipitation in the calculation of the SPI index.

    Keywords: Copula Functions, Multivariate analysis, Climate Change, Pathway Scenarios, Drought
  • سامان سیف، احمد شرافتی*
    اطلاعات بارش نقش مهمی در محاسبه تغذیه آبخوان ها با استفاده از مدل های ریاضی بر عهده دارد. در سالهای اخیر با در دسترس قرار گرفتن داده های بارش ماهواره ای، بخصوص ماهواره های TRMM و GPM، روش های جدید و نوآورانه ای برای غلبه عدم دسترسی به داده های بارش ابداع شده است. با این وجود، موانعی نظیر عدم قطعیت داده ها، این روش ها را با محدودیتهایی نیز مواجه کرده است. در این مطالعه، پس از برطرف نمودن خطای داده های ماهواره ای، از این اطلاعات بعنوان پارامتر تغذیه به کدMODFLOW، استفاده شد و عدم قطعیت تراز آب زیرزمینی توسط توابع مختلف کاپولا محاسبه گردید. بررسی خروجی های مدل آب زیرزمینی نشان دهنده ی کاهش 50 درصدی شاخص خطای جذر میانگین مربعات خطا(RMSE) بود. شایان ذکر است که حدود 90 درصد از سطح آبخوان دارای اختلاف تراز کمتر از 10 درصد، نزدیک به 8 درصد دارای اختلاف 20 تا 30 درصد ای و حدود 2 درصد آبخوان دارای اختلاف تقریبی 80 درصدی نسبت داده های مشاهداتی را نشان می داد. نتایج مذکور نشان دهنده عملکرد مناسب و با ضریب اطمینان بالای 90 درصد توابع کاپولا در محاسبه عدم قطعیت تراز آب زیر زمینی با استفاده از داده های بارش ماهواره ای بعنوان پارامتر تغذیه است.
    کلید واژگان: بارش ماهواره ای، تابع کاپولا، عدم قطعیت میزان تراز آب زیرزمینی، ماهواره TRMM، مدل MODFLOW
    Saman Seyf, Ahmad Sharafati *
    Precipitation information plays an important role in calculating aquifer nutrition using mathematical models. In recent years, with the availability of satellite precipitation data, especially TRMM and GPM satellites, new and innovative methods have been developed to overcome the lack of access to precipitation data. However, barriers such as data uncertainty also limit these methods. In this study, after correcting the satellite data error, this information was used as a feed parameter to MODFLOW code, and the groundwater level uncertainty was calculated by different Coppola functions. Examination of groundwater model outputs showed a 50% reduction in root mean square error index (RMSE). It is worth noting that about 90% of the aquifer had a difference of less than 10%, about 8% had a difference of 20 to 30% and about 2% of the aquifer had an approximate difference of 80% of the observational data ratio. The mentioned results show the proper performance and with a reliability coefficient of over 90% of the Coppola functions in calculating the groundwater level uncertainty using satellite precipitation data as the feeding parameter.
    Keywords: Copula Functions, Ground water level uncertainty, MODFLOW model, satellite rainfall, TRMM
  • فرشاد احمدی*، رسول میرعباسی نجف آبادی، فریدون رادمنش
    خشک سالی پدیده ای اقلیمی است که به کندی شروع می شود و طبیعتی پنهان دارد. مدت زمان وقوع آن طولانی است و خسارت های ناشی از آن در بخش های مختلف، مانند کشاورزی و محیط زیست و اقتصاد، به صورت تدریجی ظاهر می شود. پایش و پیش بینی خشک سالی ها، به ویژه تعیین دقیق زمان شروع و تداوم آن، در مدیریت منابع آبی و برنامه ریزی جهت کاهش آثار مخرب خشک سالی اهمیتی ویژه دارد. در این مطالعه، خشک سالی های سه استان گلستان، گیلان و مازندران (استان های حاشیه دریای خزر) با استفاده از شاخص کمبود توام (JDI) ارزیابی شد. همچنین عملکرد شاخص JDI با دو شاخص بارش استانداردشده (SPI) و SPI اصلاح شده () مقایسه شد. بدین منظور، از داده های بارش ماهیانه پنج ایستگاه سینوپتیک بابلسر، بندرانزلی، رامسر، گرگان، و رشت، در دوره آماری 1971 تا 2011، برای محاسبه شاخص های مورد بررسی استفاده شد. نتایج نشان داد در سال های اخیر تعداد ماه های خشک در منطقه مطالعه شده افزایش یافته است؛ طوری که در همه ایستگاه ها (به جز بابلسر) درصد ماه های خشک به بیش از 50 درصد در ده سال اخیر (2002 2011) رسیده است. بر اساس محاسبات انجام شده برای شاخص های JDI و SPI و ، هر چه فاصله ایستگاه ها از دریای خزر بیشتر می شود مقدار خشکی ها و کمبود بارش نیز افزایش می یابد. همچنین، نتایج نشان داد شاخص JDI، علاوه بر توصیف علمی وضعیت کلی خشک سالی، قابلیت مشخص کردن ظهور (آغاز) خشک سالی ها و نیز خشک سالی های طولانی مدت را دارد و ارزیابی وضعیت خشک سالی را به صورت ماه به ماه میسر می سازد.
    کلید واژگان: توابع مفصل، خشک سالی، دریای خزر، شاخص کمبود توام
    Farshad Ahmadi *, Rasoul Mirabbasi Najafabadi, Fereydoon Radmanesh
    Drought is a climatic phenomenon that slowly and gradually emerges, and is of a latent nature. It lasts long, damaging the different sectors of agriculture, environment and consequently the society. Monitoring and prediction of droughts, especially accurate determination of their times of emergence, and duration, are very important in water resources management and in planning for drought mitigation strategies. Throughout the present study, drought conditions in three provinces (Golestan, Guilan and Mazandaran) located in the southern margin of the Caspian Sea, were evaluated by means of Joint Deficit Index (JDI). The performance of JDI was compared with two other drought indices, Standardized Precipitation Index (SPI) and Modified Standardized Precipitation Index (SPImod). To follow the purpose, monthly precipitation data from 5 synoptic stations, namely: Babolsar, Bandareanzali, Ramsar, Rasht and Gorgan during the period of 1971 to 2011 were used for calculating the drought indices. Results showed that in recent years, the number of dry months across the study area had increased, significantly, as for all the considered stations (except Babolsar) the percentage of dry months had increased to more than 50% during the recent 10 years of 2002-2011. Based upon the calculated JDI, SPI and SPImod values, it becomes evident that the dry condition (along with deficit in precipitation) increase with an increase in the distance from the Caspian Sea. The results also indicate that JDI provides for a comprehensive assessment of droughts and that it is capable of reflecting both emerging and prolonging of the droughts in an accurate manner, allowing for a month-by-month drought assessment.
    Keywords: Copula functions, drought, Caspian sea, Joint Deficit Index
  • میثم سالاری، علی محمد آخوندعلی، آرش ادیب، علیرضا دانشخواه
    در روش های مرسوم تحلیل فراوانی سیلاب تنها متغیر دبی اوج سیلاب مد نظر قرار می گیرد و فرض می شود که متغیر مورد بررسی از توابع توزیع پارامتری خاصی تبعیت می کند. این فرضیه ها محدود کننده هستند و منجر به دستیابی به اطلاعات محدود در زمینه ریسک سیلاب می شوند. یک رویداد سیلاب دارای سه متغیر دبی اوج، حجم و تداوم سیلاب می باشد بطوری که این متغیرها در طبیعت تصادفی بوده و بین دو متغیر همبستگی وجود دارد. در این تحقیق از توابع مفصل برای مدل بندی ساختار همبستگی و همچنین برآورد توزیع احتمال توام متغیرهای سیلاب در ایستگاه هیدرومتری اهواز بر روی رودخانه کارون استفاده گردید. با در نظر گرفتن توابع توزیع حاشیه ای سیلاب از خانواده های توزیع های پارامتری و ناپارامتری، سه مفصل مناسب از کلاس ارشمیدسی، یعنی خانواده های کوک-جانسون، علی-میکائیل-حق و گامبل-هوگارد برای مدل سازی ریاضی دو متغیره سیلاب استفاده شد. بر اساس معیارهای نکویی برازش مفصل خانواده گامبل-هوگارد منجر به بهترین نتیجه در مدل سازی ترکیب های مختلف متغیرهای سیلاب شد. با استفاده از مفصل منتخب توابع توزیع تجمعی شرطی و نیز دوره های بازگشت توام متغیرهای سیلاب برآورد گردید که موجب بهبود در برآورد ریسک سیلاب گردید.
    کلید واژگان: توابع مفصل، توزیع حاشیه ای، توزیع احتمال توام، دوره بازگشت توام، تابع توزیع تجمعی شرطی
    Meysam Salari, Ali Mohammad Akhond Ali, Arash Adib, Ali Reza Dneshkhah
    In the conventional methods of flood frequency analysis, the flood peak variable is just considered and assumed that this variable follows some specific parametric distribution function. This assumption would restrict us and lead us to the limited available information to evaluate the flood risk. It is well known that a flood event has three variables of flood peak, volume and duration which are random in nature and are mutually dependent. In this research, the concept of the Copula function is briefly introduced and then used to modeling the dependency structure of the flood variables of the Karun River at the Ahvaz hydrometric stationand then estimate their joint probability distribution. We use three well-known and appropriate copulas, including Ali–Mikhail–Haq, Cook–Johnson and Gumbel–Hougaard which belong to the Archimedean class of copulas, to modeling the joint probability distribution of the flood variables, where the marginal distributions of the flood’s variables are selected from the parametric and non-parametric distributions. The Gumbel–Hougaard family led to better modeling of different combination of flood’s variables based on goodness of fit criteria. The selected copula is used to estimate conditional cumulative distribution function and joint return periods which lead to better estimation of flood risk.
    Keywords: Copula functions, Marginal distribution, Joint probability distribution, Joint return period, Conditional cumulative distribution function
  • لیلا رحیمی، امیراحمددهقانی *، محمد عبدالحسینی، خلیل قربانی

    تحلیل فراوانی یک متغیره ی وقایع هیدرولوژیک به علت عدم در نظر گرفتن همزمان همه ی مشخصه های موثر بر واقعه می تواند با خطا همراه باشد. بر این اساس تحلیل فراوانی بیش از یک متغیره ی وقایع هیدرولوژیک مانند سیلاب می تواند در مدیریت منابع آب و طراحی سازه ها مفید باشد. در هیدروگراف سیلاب دو عامل مقدار دبی اوج و حجم سیلاب نقش تعیین کننده ای در طراحی سازه ها دارند، لذا در این تحقیق از توابع مفصل ارشمیدسی برای تحلیل ساختار وابستگی بین این دو متغیر تصادفی استفاده شد. با در نظر گرفتن معیار حدی دبی اوج و روش حداکثر سالانه، سری زمانی داده های پدیده سیلاب در مقیاس روزانه برای ایستگاه ارازکوسه ایجاد گردید. این ایستگاه بر روی رودخانه چهل چای استان گلستان قرار دارد. مساحت این حوضه 1/1678 کیلومتر مربع و طول دوره آماری آن 40 سال می باشد. نتایج نشان داد که تابع مفصل مقادیر حدی گامبل برازش بهتری بر داده ها دارد. برای بررسی دوره بازگشت وقایع در حالت توام، بنا بر نیاز طراحی می توان از دوره بازگشت توام در دو حالت «یا» و «و» و دوره بازگشت توام شرطی استفاده نمود. به طور مثال در این تحقیق، رخداد واقعه ای با مقادیر دبی اوج و حجمی برابر دوره بازگشت یک متغیره ی 50 سال، در حالت توام «یا» دارای دوره بازگشتی برابر با 38 سال و در حالت توام «و» دارای دوره بازگشتی برابر با 72 سال است. در نتیجه طراحی بر اساس حالت «یا» اطمینان پذیر تر است زیرا برای دوره بازگشتی برابر با دوره بازگشت یک متغیره مقادیر چندک بیش تری برای دبی اوج و حجم برآورد می گردد. تفاوت مقادیر دبی اوج و حجم حاصل از تحلیل دو متغیره در قیاس با تحلیل یک متغیره گویای آن است که تحلیل فراوانی یک متغیره ی وقایع هیدرولوژیک به علت عدم در نظر گرفتن تمامی مشخصه های موثر در یک پدیده، تحلیلی جامع و به دور از خطا نمی باشد. بنابراین تحلیل چند متغیره وقایع هیدرولوژیک توصیه می شود.

    کلید واژگان: تحلیل فراوانی چند متغیره، دوره بازگشت توام، دوره بازگشت شرطی
    Flood Frequency Analysis Using Archimedean Copula Functions Based on Annual Maximum Series / (Case Study:Arazkuseh Hydrometric Station in Golestan Province)
    L. Rahimi, A.A. Dehghani, M. Abdolhosseini, Kh. Ghorbani

    Univariate frequency analysis of hydrological events has some shortcomings caused by the lack of taking into account all characteristics of such events. Therefore, bivariate frequency analysis of hydrologic events such as flood can be useful in hydraulic design of structures and water resources management. The peak discharge and volume of flood are two important parameters in design of structures, thus, Archimedean copula functions were used for analysis of dependence structure between peak discharges and flood volumes. The time series of discharge for Arazkusehhydrometric station for a period of 40 years was constructed based on annual maximum (AM) discharge in daily scale. This station area is 1678.1 km2.The results showed that Gumbel extreme value copula was the best choice for fitting to data. Beased on design requirements, one can choose joint return period in "and", "or" and "conditional". For example, considering univariate frequency analysis results the return period of peak discharge equal to 50 years, while for a same value of peak discharge and volume in "and", "or" condition, the joint return periods are 72 and 38 respectively. The return period of "or" case was less than univariateand the highest value was belong to "and" case. This shows that planning or design based on "or" case is more confident, because results to larger values of peak discharge and volume quantile for the same value or univariate return period.

    Keywords: Copula functions, Archimedean Copulas, Multivariate frequency analysis, Joint return period, conditional return period
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال